Yurii Mongol
0 
2987
108
Google właśnie wykonał milowy krok w informatyce. Korzystając z najnowocześniejszego komputera kwantowego firmy o nazwie Sycamore, Google ogłosił „przewagę kwantową” nad najpotężniejszymi superkomputerami na świecie, rozwiązując problem uważany za praktycznie niemożliwy dla zwykłych maszyn.
Komputer kwantowy zakończył złożone obliczenia w 200 sekund. Te same obliczenia zajęłyby nawet najpotężniejszym superkomputerom około 10.000 lat, aby je ukończyć - napisał zespół naukowców pod kierownictwem Johna Martinisa, fizyka eksperymentalnego z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, w artykule opublikowanym w środę (23 października) w czasopismo Nature.
„Jest prawdopodobne, że klasyczny czas symulacji, obecnie szacowany na 10 000 lat, zostanie skrócony dzięki ulepszonemu klasycznemu sprzętowi i algorytmom” - powiedział w oświadczeniu Brooks Foxen, doktorant z laboratorium Martinisa. „Ale ponieważ obecnie jesteśmy 1,5 biliona razy szybsi, czujemy się komfortowo, zgłaszając roszczenia do tego osiągnięcia” - dodał, odnosząc się do wyższości komputerów kwantowych.
Związane z: 18 razy fizyka kwantowa rozwaliła nasze umysły
Komputery kwantowe wykorzystują zwariowaną fizykę mechaniki kwantowej do rozwiązywania problemów, których rozwiązanie byłoby niezwykle trudne, jeśli nie niemożliwe, dla klasycznych komputerów półprzewodnikowych.
Obliczenie, które Google zdecydował się podbić, jest kwantowym odpowiednikiem wygenerowania bardzo długiej listy liczb losowych i sprawdzenia ich wartości milion razy. Rezultatem jest rozwiązanie, które nie jest szczególnie przydatne poza światem mechaniki kwantowej, ale ma duże konsekwencje dla mocy obliczeniowej urządzenia.
Siła w niepewności
Zwykłe komputery wykonują obliczenia przy użyciu „bitów” informacji, które, podobnie jak przełączniki włączania i wyłączania, mogą istnieć tylko w dwóch stanach: 1 lub 0. Komputery kwantowe używają bitów kwantowych lub „kubitów”, które mogą istnieć jako oba 1 i 0 jednocześnie. Ta dziwna konsekwencja mechaniki kwantowej nazywana jest stanem superpozycji i jest kluczem do przewagi komputera kwantowego nad klasycznymi komputerami.
Na przykład para bitów może przechowywać tylko jedną z czterech możliwych kombinacji stanów (00, 01, 10 lub 11) w danym momencie. Para kubitów może jednocześnie przechowywać wszystkie cztery kombinacje, ponieważ każdy kubit reprezentuje obie wartości (0 i 1) w tym samym czasie. Jeśli dodasz więcej kubitów, moc twojego komputera rośnie wykładniczo. Trzy kubity przechowują osiem kombinacji, cztery kubity przechowują 16 i tak dalej. Nowy komputer Google z 53 kubitami może przechowywać 253 wartości, czyli ponad 10 000 000 000 000 000 (10 biliardów) kombinacji. Ta liczba staje się jeszcze bardziej imponująca, gdy pojawia się kolejna fundamentalna i równie dziwna właściwość mechaniki kwantowej: stany splątane.
Związane z: 11 najpiękniejszych równań matematycznych
W zjawisku opisanym przez Alberta Einsteina jako „upiorne działanie na odległość”, cząstki, które oddziałują w pewnym momencie w czasie, mogą się zaplątać. Oznacza to, że pomiar stanu jednej cząstki pozwala jednocześnie poznać stan drugiej, niezależnie od odległości między cząstkami. Jeśli kubity komputera kwantowego są splątane, można je wszystkie zmierzyć jednocześnie.
Komputer kwantowy Google składa się z mikroskopijnych obwodów z nadprzewodzącego metalu, które oplatają 53 kubity w złożonym stanie superpozycji. Splątane kubity generują losową liczbę od zera do 253, ale z powodu interferencji kwantowej niektóre liczby losowe pojawiają się częściej niż inne. Kiedy komputer mierzy te liczby losowe miliony razy, powstaje wzór z ich nierównomiernego rozmieszczenia.
„Dla klasycznych komputerów znacznie trudniej jest obliczyć wynik tych operacji, ponieważ wymaga obliczenia prawdopodobieństwa przebywania w jednym z 253 możliwych stanów, gdzie 53 pochodzi z liczby kubitów - wykładnicze skalowanie [z stwierdza], właśnie dlatego ludzie są zainteresowani obliczeniami kwantowymi ”- powiedział Foxen.
Korzystając z dziwnych właściwości splątania kwantowego i superpozycji, laboratorium Martinisa wyprodukowało ten wzór rozkładu przy użyciu chipa Sycamore w 200 sekund.
Na papierze łatwo jest pokazać, dlaczego komputer kwantowy może przewyższać tradycyjne komputery. Zademonstrowanie zadania w prawdziwym świecie to inna historia. Podczas gdy klasyczne komputery mogą układać miliony działających bitów w swoich procesorach, komputery kwantowe mają trudności ze skalowaniem liczby kubitów, z którymi mogą pracować. Splątane kubity rozplątują się po krótkich okresach i są podatne na szumy i błędy.
Chociaż to osiągnięcie Google jest z pewnością osiągnięciem w świecie obliczeń kwantowych, dziedzina ta wciąż jest w powijakach, a praktyczne komputery kwantowe pozostają daleko na horyzoncie, powiedzieli naukowcy..
- Zdjęcia: duże liczby definiujące wszechświat
- 9 liczb fajniejszych niż liczba pi
- 8 sposobów, w jakie można spojrzeć na teorię względności Einsteina w prawdziwym życiu
Pierwotnie opublikowano w dniu .